MEKANISME PERTUKARAN CO2 DAN O2

Pertukaran gas antara O2 dan CO2 terjadi melalui proses difusi, berlangsung di alveolus dan di sel jaringan tubuh. Proses difusi berlangsung sederhana, yaitu hanya dengan gerakan molekul-molekul secara bebas melalui membran sel dari konsentrasi tinggi atau tekanan tinggi menuju ke konsentrasi rendah atau tekanan rendah. Faktor-faktor yang mempenaruhi difusi gas melintasi membran sel adalah: 

• tekanan parsial gas (tekanan gas tertentu, misalnya tekanan oksigen saja terhadap tekanan seluruh udara), 
• permeabilitas membran respirasi, 
• luas permukaan membran respirasi, 
• kecepatan sirkulasi darah di paru-paru dan, 
• reaksi kimia yang terjadi di dalam darah. 

Gambar 2.4. Mekanisme pertukaran O2 dan CO2 

O2 masuk ke dalam tubuh melalui inspirasi dari rongga hidung sampai alveolus. Di alveolus terjadi difusi O2 ke kapiler paru-paru yang terletak di dinding alveolus. Masuknya O2 dari luar (lingkungan) menyebabkan tekanan parsial O2 atau PO2 di alveolus lebih tinggi dibandingkan dengan PO2 di kapiler paru-paru. Oleh karena itu, O2 akan bergerak dari alveolus menuju kapiler paru-paru, yang disebabkan proses difusi selalu terjadi dari daerah yang bertekanan parsial tinggi ke daerah yang bertekanan parsial rendah. 

Oksigen di kapiler arteri diikat oleh eritrosit yang mengandung hemoglobin sampai menjadi jenuh. Makin tinggi tekanan parsial oksigen di alveolus, semakin banyak oksigen yang terikat oleh hemoglobin dalam darah. Hemoglobin terdiri dari empat sub unit, setiap sub unit terdiri dari bagian yang disebut heme. Di setiap pusat heme terdapat unsur besi yang dapat berikatan dengan oksigen, sehingga setiap molekul hemoglobin dapat membawa empat molekul oksigen berbentuk oksihemoglobin. Reaksi antara hemoglobin dan oksigen berlangsung secara reversibel (bolak-balik) yang dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu: pH, suhu, konsentrasi O2 dan CO2, serta tekanan parsial. 

Reaksi pengikatan O2 oleh Hb adalah sebagai berikut 

Hb 4 + 4 O2 4 Hb O2 

Arah reaksi tersebut ke kiri bila terjadi di jaringan tubuh, dan ke kanan bila di jaringan paru-paru. 

Hemoglobin akan mengangkut O2 ke jaringan tubuh kemudian berdifusi masuk ke sel-sel tubuh. Di dalam sel-sel tubuh atau jaringan tubuh, O2 digunakan untuk proses respirasi di dalam mitokondria sel. Semakin banyak O2 yang digunakan oleh sel-sel tubuh, maka semakin banyak CO2 yang terbentuk dari proses respirasi. Hal tersebut menyebabkan tekanan partial CO2 atau PCO2 dalam sel-sel tubuh lebih tinggi dibandingkan PCO2 dalam kapiler vena sel-sel tubuh. Oleh karenanya CO2 dapat berdifusi dari sel-sel tubuh ke dalam kapiler vena sel-sel tubuh, kemudian akan di bawa oleh eritrosit menuju ke paru-paru. Di paru-paru terjadi difusi CO2 dari kapiler vena menuju alveolus. Proses tersebut terjadi karena tekanan parsial CO2 pada kapiler vena lebih tinggi dari pada tekanan parsial CO2 dalam alveolus. 

Bila pengangkutan O2 terutama dilaksanakan oleh Hb, maka pengangkutan CO2 dilakukan oleh plasma darah. CO2 dapat larut dengan baik di dalam plasma darah dan membentuk asam karbonat: 

CO2 + H2O H2CO3 

Akibat terbentuknya asam karbonat tersebut, pH darah menurun sampai 4,5, karena H2CO3 sebagai suatu senyawa yang labil akan mengurai dan meningkatkan kadar ion H+ darah : 

H2CO3 H+ + HCO3ˉ 

Jadi CO2 diangkut oleh darah dalam bentuk ion HCO3ˉ. Proses pengangkutan dengan pengubahan secara bolak-balik dari CO2 menjadi H2CO3 dan sebaliknya dipercepat oleh enzim karbonat anhidrase. 

CO2 dalam eritrosit akan bereaksi dengan air membentuk asam karbonat yang dapat menyebabkan darah bersifat asam. Darah yang bersifat asam dapat melepaskan banyak O2 ke dalam sel-sel tubuh atau jaringan tubuh yang memerlukannya. Reaksi pembentukan asam karbonat adalah sebagai berikut: 

CO2 + H2O H2CO3 

Akibat tebentuknya asam karbonat, pH darah menjadi asam yaitu sekitar 4.5, keasaman tersebut dinetralkan oleh ion-ion Natrium (Na +) dan Kalium (K+) dalam darah.